Voyage extraordinaire au centre du cerveau

Jean-Didier Vincent

• Éditeur: Odile Jacob
• Année: 2007
• Imprimer l'ISBN: 9782738119353
• ISBN de l'eBook: 9782738197108
• Sujet: Psychologie
• Sujet: Science cognitive

Ce livre constitue le premier véritable guide complet du cerveau. Finement illustré, il présente tout ce que l'on sait aujourd'hui ; il donne à comprendre les dernières grandes découvertes, conjuguant sourire et talent littéraire. Qu'est-ce que l'amour ? Comment fonctionne la mémoire ? Pourquoi peut-on devenir dépendant de certaines drogues ? D'où vient le plaisir qu'on prend à manger et à boire ? à quoi servent les rêves ? Pourquoi nos émotions influencent-elles parfois nos choix et nos décisions ? Alzheimer et Parkinson : quels sont les espoirs ?Nous visiterons des endroits célèbres, des coins à la mode et des centres de plaisirs, des lieux de mémoire. Nous irons là où satisfaire nos désirs les plus simples comme manger, boire et dormir, ou dans d'autres lieux moins avouables.« Le cerveau dont je vous propose la visite, c'est votre cerveau. Mieux le connaître vous permettra de mieux vous comprendre. » J.-D. V.

Chapitre 6

L’Hypothalamus’ Restaurant

« La salle du sous-sol où était “le restaurant” était une grande longue pièce encombrée de tabourets, d’escabeaux, de chaises et de tables. »

V. HUGO,

Les Misérables

Ce soir, mon appétit est sans partage. Je mangerai pour deux, je mangerai pour trois, mais je mangerai seul. On ne sait plus dîner en compagnie de soi. Ah ! la condescendance du garçon qui vous place, le regard compatissant des autres dîneurs, le restaurant devient un exil qui n’a rien de pire que la tristesse de la portion du traiteur réchauffée au micro-ondes ou la conserve ouverte à la sauvette, le repas sur une table de cuisine honteux comme le plaisir solitaire et plus tragique encore le dîner sans un mot échangé où les bruits de gosiers se mêlent aux gargouillis du tube digestif. La solitude volontaire est un luxe de prince, l’homme vulgaire n’en connaît pas le prix.

Voyageur du cerveau, ce soir, je mangerai pour toi. Je t’emmène dans mon bistrot préféré. Il a pour nom : l’Hypothalamus’ Restaurant, le « bon coin » de l’encéphale. Tu es autorisé à me regarder manger et me suivre dans mes déambulations dînatoires. À une condition : sois discret, mon plaisir alors sera le tien.

La façade

La façade d’un restaurant ne saurait tromper un mangeur averti : elle annonce ce que l’on trouvera à l’intérieur. Les yeux où sont dépeints les plats promis à ma salive annoncent déjà par leur éclat mon plaisir. Le nez faisant enseigne vibre aux frémissements de l’air odorifère. Et la bouche bien sûr, cette merveille ! Aucune gueule d’animal ne la vaut : ni celle de la vache infatigable mastiqueuse, du fauve déchireur de viande ou du chien sans égal pour nettoyer un os. Cette bouche qui sait sourire, mâche, mastique, broie, triture, malaxe, touille, étale grâce à la mobilité des nombreux muscles qui entourent les lèvres avec la complicité de la langue qui fait office de portier. Cette étonnante mobilité de la face est due à la quarantaine de paires de muscles – auprès desquels les sept paires du chimpanzé pourtant un fameux grimacier, font pâle figure –, elle répond à un trait fondamental de l’espèce humaine : sa nature omnivore.

Comme le dit Brillat-Savarin, « tout ce qui est mangeable est soumis à son vaste appétit ». Ce qui a, pour conséquence immédiate des pouvoirs dégustateurs proportionnés à l’usage général qu’il doit en faire. Grâce à ses muscles faciaux, notre bipède omnivore est aussi l’admirable comédien que l’on connaît dont la richesse expressive lui permet de passer de la joie à la tristesse, de la surprise au dépit, de l’admiration au dégoût et de la peur à la colère. On voit ainsi que l’alliance de la nourriture et des sentiments s’affiche dès l’entrée du restaurant. Comme le dit un philosophe dont j’ai perdu le nom, « en dormant, notre ancêtre Homo sapiens a rêvé la réalité du monde ; c’est en mangeant qu’il l’a pensée ». On ne s’étonnera pas que l’orifice qui permet à l’animal de se nourrir soit devenu chez l’homme à la fois l’organe du langage et celui du repas, cérémonie autour de laquelle se construisent les sociétés humaines. Je signalerai pour finir cette description de la façade, que les yeux, la bouche, les tendons, les os de la face et du front partagent avec le cerveau une origine évolutive et embryologique commune de telle sorte que l’homme n’a pas seulement une tête bien pleine, mais une belle façade36. Des yeux et du nez, il sera question plus loin, lorsque je vous parlerai de la beauté d’une terrine ou du fumet d’un lièvre à la royale, avec l’espoir que l’eau vous vienne à la bouche en attendant la suite de la visite.

La salle à manger

Dans mon restaurant, vous rencontrerez des convives peu fréquentables. Ils ont le plaisir bruyant, des obscénités à la bouche ; la saleté leur fait un nuage que la chaleur change en sueur ; le chef s’essuie les mains sur son tablier quand passe la sublime image d’une beauté sans défaut. L’Hypothalamus’ Restaurant est fréquenté par toutes les passions. La salle à manger sent le renfermé et le grand vent du large. Les contraires s’y retrouvent. Tout se mélange, tout se confronte, s’affronte, s’allie : sexe, température, violence, faim et soif, plaisir et souffrance, logés dans cet étroit coin du cerveau pas plus gros que la taille d’un ongle. Souvenez-vous, nous avons déjà traversé l’hypothalamus pour y repérer les boutons qui déclenchent le sommeil, l’éveil et le rêve. Des annexes viennent compléter l’architecture de ce temple de l’appétit, la salle à manger du bistrot. Ce sont l’amygdale et l’ensemble des structures cortico-limbiques (voir chapitre 1).

Il y a seulement vingt ans, la régulation cérébrale de la prise alimentaire était relativement simple et pouvait se résumer à une balance entre un centre de l’appétit37 localisé dans l’hypothalamus latéral (autour du fornix) et un centre de la satiété occupant la région ventro-médiane, le plancher de l’hypothalamus. Déjà, on soulignait le rôle clé de la dopamine : l’empoisonnement sélectif des fibres dopaminergiques qui courent dans l’hypothalamus latéral reproduisait le syndrome d’aphagie-adipsie provoqué par la destruction chirurgicale de cette structure. On pouvait penser qu’il s’agissait d’une atteinte massive non spécifique des systèmes désirants (voir plus haut). On notait par ailleurs l’intervention de l’amygdale dans le comportement, alimentaire avec sa partie latérale dont la destruction entraînait une hyperphagie/obésité chez le rongeur et la partie médiane, une aphagie. Déjà l’accent était mis sur le rôle des émotions et sur l’intervention des structures cortico-limbiques.

Mais, dès cette période très centralisatrice, on constatait l’intervention du corps dans la régulation centrale du comportement alimentaire. On s’était rendu compte que la destruction de l’hypothalamus ventro-médian augmentait la libération d’insuline par le pancréas et qu’à l’inverse sa stimulation en inhibait la sécrétion. L’action sur la faim était donc considérée au moins partiellement comme indirecte et secondaire à des effets métaboliques. Lorsqu’on sectionnait les nerfs vagues qui relient le cerveau au pancréas, la destruction de l’hypothalamus ventro-médian ne produisait plus d’obésité. Je reviendrai sur cette région ventro-médiane de l’hypothalamus qui est reconnue actuellement pour jouer son rôle clé dans le contrôle à la fois du comportement alimentaire et métabolique. Les mêmes remarques s’appliquent à l’hypothalamus latéral et à son rôle de « centre » de l’appétit : la stimulation électrique de l’aire latérale provoquait une sécrétion d’insuline qui pouvait être tenue pour responsable de la faim.

La découverte dans les années 1990 d’une pléiade de neuropeptides a singulièrement compliqué le drame qui se déroule dans l’hypothalamus dont l’intrigue (comportement alimentaire et obésité) est devenue d’une criante actualité. Le système endocannabinoïde (ECB) est venu ajouter sa part de complexité tout en contribuant à l’affirmation du caractère indissociable des régulations centrales et périphériques de la masse graisseuse à la fois comportementales et métaboliques. Le blocage du système ECB par le rimonabant modifie en effet la valence appétitive des aliments en agissant sur leur perception sensorielle et affective qui détermine leur caractère désirable. J’ai déjà signalé que, dans le même temps qu’il réduit la prise alimentaire, le rimonabant agit au niveau métabolique périphérique et cela de façon durable et persistante au-delà de l’effet comportemental qui tend à disparaître.

Une observation ancienne montre bien la complexité des niveaux d’intégration. Deux drogues psychoactives, la nicotine et le principe actif du cannabis (THC), ont des effets opposés sur le comportement alimentaire, le premier diminue la prise, le second l’augmente. Or le rimonabant paraît avoir le même effet antagoniste sur la compulsivité pour les deux drogues.

Je partirai du postulat un peu réducteur que les variations du poids corporel jouent principalement sur la masse graisseuse : être obèse, c’est être trop gras. Cela ne tient pas compte évidemment de la masse musculaire qui, en première approximation, n’intervient pas dans l’indice de masse corporelle. À nouveau, la prise de poids résulte des effets combinés d’une augmentation de la prise alimentaire et d’une diminution de la dépense énergétique. On ne le dira jamais assez, les deux mécanismes sont étroitement associés, mais peuvent faire l’objet de régulations plus ou moins indépendantes.

Je vous invite maintenant à observer les principaux centres d’attraction dans la salle à manger. Attention, il y a risque de bousculade (Figure 14) !

Figure 14. – SCHÉMA DES CENTRES RÉGULATEURS DE LA FONCTION ALIMENTAIRE : La signification des abréviations est indiquée dans le texte.

L’hypothalamus latéral

L’hypothalamus latéral (HL) qui entoure le fornix compte quelques milliers de neurones qui sécrètent un peptide appelé orexine (Orx) ou hypocretine, déjà rencontrée à propos du sommeil. Les neurones a orexine sont en quelque sorte doublés par des neurones exprimant un peptide la melanin-concentrating-hormone (MCH) dont les fonctions et la régulation sont semblables à Orx.

Ces neurones sont innervés, d’une part, par des afférences en provenance du noyau arqué et libérant le neuropeptide Y (NPY) et, d’autre part, par des neurones localisés dans les noyaux médians dorsal et ventral (DVH et VMH). Ces neurones peuvent être considérés comme des métabo-récepteurs dont les uns sont sensibles à la baisse du substrat énergétique et les autres stimulés par son élévation (comparable en cela aux thermorécepteurs hypothalamiques).

Les neurones du HL sont inhibés par des neurones GABAergiques qui exercent une inhibition tonique sur les neurones Orx et MCH. Il existe une forte densité de récepteurs CB1 sur les terminaisons GABAergiques. La libération d’endocannabinoïdes par les neurones Orx et MCH induit par voie rétrograde une suppression de la libération de GABA avec par voie de conséquence une excitation des neurones du HL qui entraînent une augmentation de la prise alimentaire. (Cet effet contraste avec l’augmentation de la transmission GABAergique provoquée par l’activation des récepteurs nicotiniques qui se traduit par une diminution de la prise alimentaire) (Figure 15).

Les neurones Orx projettent sur les neurones NPY du noyau arqué (voir plus loin), mais reçoivent en retour des afférences excitatrices de ces mêmes neurones.

Les neurones Orx innervent le noyau du tractus solitaire, un important relais bulbaire pour les signaux sensoriels d’origine viscérale qui interviennent dans l’appétit. L’orexine joue un rôle crucial dans les mécanismes du sommeil grâce aux projections des neurones Orx sur le locus coeruleus et le raphé dorsal. Je rappelle que l’inactivation du gène ORX chez l’animal induit une narcolepsie et que cette affection chez l’homme s’accompagne d’un taux très bas d’orexine dans le LCR. Les neurones Orx et MCH projettent de façon monosynaptique sur un grand nombre de sites dans le cerveau, notamment, dans le cortex préfrontal, l’amygdale et les structures aminergiques du tronc cérébral responsables de l’activation motrice. Ils pourraient ainsi participer à la fois à la sensation de faim et à la recherche active de nourriture.

Figure 15. – LES BOUCLES DE RÉGULATION DU CONTRÔLE ALIMENTAIRE.

Le noyau arqué

Le noyau arqué qui occupe le plancher de l’hypothalamus joue un rôle central dans le contrôle de la prise alimentaire et de la défense énergétique. Ce noyau est dans une région privilégiée par sa proximité avec la cavité ventriculaire et l’éminence médiane parcourue par un système capillaire porte qui met directement en communication vasculaire l’hypothalamus et l’hypophyse antérieure. Il n’existe pratiquement pas de barrière hématoencéphalique au niveau du noyau arqué dont les neurones sont en contact avec les hormones circulantes d’origine adipocytaire comme la leptine et la ghréline, ce qui explique que ce centre soit en première ligne dans la régulation métabolique. L’action se déroule entre deux populations de neurones : (1) les neurones contenant le peptide NPY et accessoirement le peptide AgRP (agouti gene related peptide) et (2) les neurones produisant de la POMC dont un produit de clivage αMSH est libéré au niveau des terminaisons axonales (Figure 16).

Le NPY est un puissant inducteur de la prise alimentaire la plus active des molécules orexigènes du cerveau, comparable en cela au rôle de l’angiotensine II dans la soif et la prise hydrique. Le neurone NPY est activé par les déficits dans la balance énergétique et surtout par la ghréline, puissante hormone orexigène ; il est inhibé par la leptine libérée par les adypocites. Cette hormone active en revanche les neurones POMC puissants inhibiteurs par l’intermédiaire de l’αMSH libérée à leur terminaison de la prise alimentaire et augmentant la dépense énergétique, notamment par l’intermédiaire de l’innervation sympathique du tissu adipeux brun38. Par ailleurs, le neurone NPY qui exprime également du GABA projette des terminaisons inhibitrices sur le neurone POMC.

Figure 16. – ILLUSTRATIONS SCHÉMATIQUES DU SYSTÈME MÉLANO-CORTINERGIQUE : ARC : noyau arqué ; PVN : noyau paraventriculaire ; LH : hypothalamus latéral ; AgRP : agouti gene related peptide (voir texte).

Étant donné que les zones de projection des neurones NPY et POMC sont superposables notamment au niveau du noyau paraventriculaire, Horvath (2005) a insisté sur les phénomènes de plasticité synaptique à court terme intervenant au niveau du noyau arqué sous l’action de la leptine. Ils pourraient rendre compte des variations dans l’équilibre entre facteurs orexigènes et facteur anorexigènes, d’une part, entre actions anaboliques et cataboliques, d’autre part. Une des explications de la persistance de l’effet métabolique du rimonabant après disparition de son effet comportemental est probablement à rechercher du côté de cette plasticité et des phénomènes adaptatifs qui en résultent.

Le noyau paraventriculaire (NPV)

Cet ensemble de neurones qui entourent et coiffent le troisième ventricule est constitué pour une part de grosses cellules neurosécrétrices qui produisent de la vasopressine et de l’ocytocine et dont les axones se terminent dans la neurohypophyse (système magnocellulaire) et pour une autre part de neurones plus petits (système parvocellulaire), véritable collection de différents neuropeptides, dont les axones projettent sur de multiples structures cérébrales. Il constitue une sorte de minicerveau végétatif à l’intérieur de l’encéphale (Figure 14).

Les lésions du NPV provoquent une hyperphagie chez le rat qui témoigne de son rôle régulateur du comportement alimentaire. La présence de récepteurs MC4R de l’αMSH et de projections de neurones POMC du noyau arqué rend compte du versant inhibiteur. Les neurones du NPV projetteraient sur les neurones préganglionnaires du système nerveux autonome qui seraient à l’origine des effets métaboliques. Le NPV servirait également de relais à une action inhibitrice des neurones à POMC su...

Table des matières

• Couverture
• Titre
• Du même auteur chez Odile Jacob
• Copyright
• Dédicace
• Avant de partir
• Chapitre premier - Le paysage cérébral
• Chapitre 2 - Avec qui voyager ?
• Chapitre 3 - Le climat et les saisons
• Chapitre 4 - Dormir
• Chapitre 5 - Manger
• Chapitre 6 - L’Hypothalamus’ Restaurant
• Chapitre 7 - Boire
• Chapitre 8 - Mourir de soif
• Chapitre 9 - La vallée des plaisirs
• Chapitre 10 - Le rire et compagnie
• Chapitre 11 - Boulevard Pavlov
• Chapitre 12 - Les chemins de l’amour
• Chapitre 13 - Le salon des beaux-arts
• Chapitre 14 - Le grenier des souvenirs
• Chapitre 15 - Le cerveau des facultés
• Chapitre 16 - Le cerveau de l’action
• Chapitre 17 - Le cerveau de l’autre
• Chapitre 18 - Le jardin des langues
• Épilogue
• Appendice - Histoire de la découverte du cerveau
• Notes
• Invités
• Remerciements